2020 Fiscal Year Annual Research Report
Physiolosical impact of synaptic vesicle filling with neurotransmitter
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18K06493
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
堀 哲也 沖縄科学技術大学院大学, 細胞分子シナプス機能ユニット, グループリーダー (70396703)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | シナプス / 哺乳類 / 中枢神経系 / パッチクランプ / 電気生理学 / シナプス小胞 / 神経伝達物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系のシナプス放出部位においては、シナプス小胞は神経伝達物質を開口放出した後、エンドサイトーシスによって回収され、開口部位へとリサイクリ
ングされる。リサイクリングの過程でシナプス小胞は神経伝達物質を再充填し、新たな開口放出に備える。小胞への神経伝達物質充填に必要な時間は小胞の再利用に必要な時間を規定しシナプス伝達強度を修飾しうる可能性があるものの、測定の困難さが技術的制約となり詳細な研究が行われていない。本研究課題では、中枢神経系において主要なシナプス伝達を担うグルタミン酸およびGABAのシナプス小胞への再充填時間測定技術を脳の広範囲の部位で適用し、その普遍性、あるいは部位特性を解明することを長期的な目的としつつ、まずは小脳と海馬における複数の異なるシナプスを主要な研究対象として研究手法の確立を目指すことを第一の研究目的とし、シナプス小胞充填時間の修飾機構と、神経活動頻度に及ぼす影響の解明を第二の研究目的とした研究計画を立案した。
令和２年度は令和元年度に引き続き１型小胞グルタミン酸輸送体欠損マウスを用いて、グルタミン酸シナプス充填時間の修飾機構と、神経活動頻度に及ぼす影響の解明を行った。1型グルタミン酸輸送体欠損マウスでは、野生型動物と比較して中枢神経シナプス前終末シナプス小胞充填速度が著しく減少し、高頻度神経活動中の神経伝達効率が破綻することをみいだした。申請者はこの研究成果を、高森らと共同で、興奮性シナプス伝達におけるシナプス小胞グルタミン酸充填速度の重要性を報告した（Nakakubo et al, Cell Reports, 2020）。中枢神経系興奮性シナプスにおいても、シナプス小胞充填速度が中枢神経機構の重要な律速過程であることを明らかにした。
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